Baixe Projeto de Evaporador de duplo efeito com carga em paralelo e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Alimentos, somente na Docsity! 1º ITERAÇÃO E1 = E2 = E BMG Associação: F0 = F1 + F2 + 2E Efeito I: F01 = F1 + E1 F 0 E 0 5000 = 1000 + E1 F 0 E 0 E1 = 4000 kg / h Efeito II: F02 = F2 + E2 F 0 E 0 5000 = 1000 + F2 F 0 E 0 F2 = 1000 kg / h BMP Associação: Z0 F01 + Z02 F02 = Z01 F01 + Z02 F02 Efeito I: Z0 F01 = Z1 F1 F 0E 0 0,1 * 5000 = 0,5 * F1 F 0 E 0 F1 = 1000 kg / h Efeito II: Z0 F02 = Z2 F2 F 0E 0 0,1 * 5000 = 1000 * F2 F 0 E 0 Z2 = 0,5 kg / kg Calculo de ∆t e das elevações ebulioscopicas: Se P0 = 198,5 kPa, podemos achar t0, Hg e hc, através da tabela de saturação da água: t0 120 ºC Hg 2706,3 kJ / kg hc 503,71 kJ / kg ∆t = t0 – t2’ = 120 – 70 = 50 ºC ∆t1 = ∆t2 = ∆t / 2 = 25 ºC t1 = t0 + ∆t1 = 120 – 25 = 95 ºC e1 = t1 – t1’= 95 – 95 = 0 ºC t2 = t1’ + ∆t21 = 95 – 25 = 70 ºC e2 = t2 – t2’= 70 – 70 = 0 ºC A partir de t1’ podemos achar P1, hE1, HE1’ (sendo este igual a HE1, pois a elevação ebulioscopica é igual à zero) e a partir de t2’ podemos achar P2, hE2, HE2’ (sendo este igual a HE2, pois a elevação ebulioscopica é igual à zero), pela tabela de saturação da água. t1’ t2’ P1 = 84,55 kPa P2 = 31,19 kPa hE1 = 397,96 kJ / kg hE2 = 292,98 kJ / kg HE1’ = 2668,1 kJ / kg HE2’ = 2626,8 kJ / kg HE1 = 2668,1 kJ / kg HE2 = 2626,8 kJ / kg Para calcularmos os valores de hf, hf1, hf2, foram usadas as integrais para o calculo de entalpia onde em todas as temperaturas de referencia é zero e os outros valores de temperatura utilizados são respectivamente, 20 ºC, 95 ºC e 70 ºC, aplicados os respectivos valores de cpf, cpf1, cpf2. E a correção do valor de Hg através do titulo de vapor de aquecimento se dá pela seguinte relação: Hg = Hx = xHg + (1 – x) hc Todos esses valores de entalpia encontram-se na tabela abaixo: hf 76 kJ / kg hf 285 kJ / kg hf2 175 kJ / kg Hg = Hx 2486,041 kJ / kg Partiremos agora para o balanço térmico, para podermos obter os valores dos evaporados e o consumo do vapor de aquecimento. BALANÇO TERMICO Associação: F0 hf0 + w Hg = F1 hf1 + F2 hf2 + E1 HE1 + E2 HE2 + w hc Efeito I: F01 hf01 + w Hg = F1 hf1 + w hc + E1 HE1 5000 * 76 + 2486,04w+ 285 * 1000 + 2668,1E1 + 503,71w E1 = (95000 + 1982,33w) / 2668,1 Efeito II: F02 hf02 + E1 HE1 = E2 HE2 + E1 hE1 m = 4007,85 * [(2626,8 – 209,2) / (209,2 – 125,52) m = 115790,848 kg / h Calculo do nº de tubos na calandra: A = 2πrl Nº de tubos = s / A Foi suposto para esse evaporador que no primeiro efeito o r = 0,5m e l = 0,8m e para o segundo efeito que r = 0,2m e l = 0,8m. Efeito I: A1 = 2 * π * 0,5 * 0,8 = 2,51 m2 Nº de tubos = 129,6 / 2,51 = 52 tubos Efeito II: A1 = 2 * π * 0,2 * 0,8 = 1,01 m2 Nº de tubos = 129,6 / 1,01 = 128 tubos RESPOSTAS DO PROJETO A) Sim, é possível, pois através dos cálculos, vimos que existe convergência entre as áreas dos efeitos I e II.. B) Efeito Temperatura Entalpia kJ / kg I Vapor de Aquecimento Condensado Queda de temperatura Concentrado Evaporado Elevação Ebulioscópica t0 = 120 º C t0 = 120 ºC ∆t1 = 22,82 ºC t1 = 95 ºC t1 = 95 ºC e1 = 0 ºC 2486,041 503,71 -- 285 2668,1 -- II Vapor de Aquecimento Condensado Queda de temperatura Concentrado Evaporado Elevação Ebulioscópica t1 = 95 º C t1 = 95 ºC ∆t2 = 27,18 ºC t2 = 70 ºC t2 = 70 ºC e2 = 0 ºC 2668,1 397,96 -- 175 2626,8 -- Condensador Vapor de carga Temp. de condensação t2 = 70 ºC t2’ = 70 ºC 2626,8 -- C) w = 5371,70 kg / h D) m = 115790,848 kg / h E) Efeito I = 52 tubos Efeito II = 128 tubos VARIAVEIS PRIMARIAS F0 = 10000 kg / h F01 = F02 = 5000 kg / h P0 = 198,5 kPa t1’ = 95 ºC t2’ = 70 ºC U1 = 1000 W / (m2 ºC) = 3600 (kJ / h) / (m2 ºC) U2 = 800 W / (m2 ºC) = 2880 (kJ / h) / (m2 ºC) Cf0 = 3,8 kJ / kg ºC Cf1 = 3,0 kJ / kg ºC Cf0 = 2,5 kJ / kg ºC Z = 10% X = 50% tf = 20,0 ºC S1 = S2 x = 0,9 Carga em paralelo
